微波法提取牛蒡多糖的工藝研究

呂俊梅 ，朱建飛 ，李 宏 ，陳 崗 ，唐春紅

（1.重慶工商大學環境與生物工程學院，綠色食品研究所，重慶 400067；2.云南農業大學食品科技學院，云南 昆明 650201）

牛蒡屬菊科牛蒡屬，為2年生草本植物，又名東洋參。牛蒡根系的肉質根中富含多糖、纖維素、胡蘿卜素、多酚、鈣、鐵等成分和氨基酸，具有很高的營養價值和較廣泛的藥理活性[1]。藥理學研究證明牛蒡有抗腫瘤、抗糖尿病、抗炎、抗病毒、抗菌等作用[2]。微波法提取植物多糖相比傳統的熱水浸提法，具有提取快速、溶劑用量少、提取率高、成本低、質量好等優點，是天然產物提取中一種非常有發展潛力的新型技術[3]。多糖是牛蒡中的一種功能成分。筆者考察微波功率、微波處理時間、液固比3個因素對牛蒡多糖提取率的影響，并采用正交試驗法確定最佳工藝條件，以期為食品、醫藥工業中生產牛蒡多糖提供實驗科學依據。

1 材料和方法

1.1 材料與設備

試驗材料：牛蒡購自重慶市超市；葡糖糖、無水乙醇、苯酚、硫酸均為分析純。試驗設備：G8023YSL-V1型微波爐，SHZ-D(Ⅲ)循環水式真空泵，TDZ5-WS多管架自動平衡離心機，721型分光光度計等。

1.2 試驗方法

1.2.1 提取方法 牛蒡→洗凈→去皮→切塊→烘干→打碎→過篩（40目）→微波提取→抽濾→加3倍體積無水乙醇沉淀→離心→棄上清液→干燥→粗多糖制品。

1.2.2 多糖測定 多糖含量測定采用改進的苯酚-硫酸法[6]。多糖得率按如下公式計算：

1.2.3 牛蒡中水溶性多糖提取的單因素試驗 （1）微波功率對多糖提取率的影響。取過篩的牛蒡粉15份，每份 1.00 g，取液固比為 20∶1，即加入20 mL水作為浸提劑，在微波功率分別為20、40、60、80、100 W條件下處理2 min，測浸提液中多糖含量。

（2）提取時間對多糖提取率的影響。取過篩的牛蒡粉1.00 g，取液固比為20∶1，即加入20 mL水作為浸提劑，在微波功率為60 W的條件下分別處理 0.5、1、2、3、4 min，測浸提液中多糖含量。

（3）液固比對多糖提取率的影響。取過篩的牛蒡粉 1.00 g，分別取液固比為 10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1的水作為浸提劑，在微波功率為60 W的條件下處理2 min，測浸提液中多糖含量。

1.2.4 牛蒡中水溶性多糖提取的正交試驗 在單因素試驗基礎上，確定正交試驗的因素和水平（表1）。通過極差分析和方差分析得到牛蒡多糖的優化工藝條件。

表1 微波提取牛蒡多糖正交試驗設計L9（33）

1.3 數據處理

使用SAS 8.01軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 微波功率對牛蒡多糖提取率的影響 從不同微波功率對多糖提取率的影響（圖1）可看出，在微波處理時間和液固比一致的情況下，隨著微波功率的不斷增大，多糖提取率也隨之升高；當微波功率達60 W時，多糖提取率達到最高；當繼續增加微波功率時，多糖提取率顯著下降，可能是由于微波功率過高會導致牛蒡多糖降解[7]。

圖1 不同微波功率對多糖提取率的影響

2.1.2 微波處理時間對牛蒡多糖提取率的影響從不同微波處理時間對多糖提取率的影響結果（圖2）可看出，微波處理時間對牛蒡多糖提取率的影響也較為顯著。在微波功率和液固比一致的情況下，微波處理時間低于2 min時，隨著微波提取時間的增加，多糖提取率也隨之升高；當微波提取時間為2 min時多糖提取率達到極大值；超過2 min，多糖提取率也顯著下降，原因可能是微波作用時間過長導致多糖降解[8]。

圖2 不同微波處理時間對多糖提取率的影響

2.1.3 液固比對牛蒡多糖提取率的影響 從不同液固比對多糖提取率的影響結果（圖3）可看出，在一致的微波功率和相同的微波提取時間下，在液固比低于30∶1時，隨著液固比的增加，多糖提取率也隨之升高；當液固比達到30∶1的時候，提取率達到極大值；之后隨著液固比的升高，提取率逐漸下降。這可能是由于水分太多，相同的功率和時間條件下，經處理的牛蒡由于溫度不夠，多糖未充分溶解于提取液中。

圖3 不同液固比對多糖提取率的影響

2.2 牛蒡中水溶性多糖提取的正交試驗結果

根據單因素試驗的結果，以微波功率、處理時間、浸提液固比為考察因素，進行了三因素三水平L9（33）正交實驗（如表1所示）。按照正交試驗設計的條件提取牛蒡多糖，微波提取牛蒡多糖的正交試驗結果、各因素的方差分析結果分別如表3所示。

由極差分析結果（表2）可知，各因子對浸提效果影響的大小順序為：微波功率（A）＞提取時間（B）＞液固比（C），各因素水平的最佳組合為A3B2C3，即微波提取牛蒡多糖的優化工藝條件為：微波功率80 W，微波提取時間2 min，液固比40∶1。由表3各因素的方差分析結果可知，微波功率和微波處理時間對牛蒡多糖提取率有極顯著影響，而液固比沒有顯著影響。對正交試驗得到的優化工藝進行驗證，得到牛蒡多糖實際提取率為24.4%。

表2 微波提取牛蒡多糖的正交實驗結果

表3 正交試驗各因素的方差分析

3 結論與討論

本研究通過對影響牛蒡中多糖得率的多種因素進行優選，對于后續大量制備牛蒡粗多糖具有重要的參考價值。研究表明，微波提取牛蒡中水溶性多糖的最佳提取工藝條件為：在微波功率80 W下，40∶1的液料比浸提2 min，多糖得率為24.4%，高于董玉瑋等[4]采用酶法提取牛蒡多糖的得率（12.40%），低于羅巔輝采用超聲法提取牛蒡多糖的得率（59.5%）。但牛蒡的品種不同，其多糖的含量也會有差異。以微波法提取多糖，提取時間明顯縮短，生產效率大大提高，對于牛蒡多糖提取工藝的改進具有重要意義。

[1]高祀亮，混 旭，袁 瑾.菊科植物牛蒡營養成分分析[J].氨基酸和生物資源，2009，31（3）：23-24.

[2]姚 欣，常 禹，劉 淼，等.道地藥材牛蒡子特性與生態因子的關系[J].湖南農業科學，2009，（11）：18-21.

[3]劉恒宇，袁金田，孫國峰，等.微波法提取龍膽多糖的工藝研究[J].中藥材，2007，30（12），1605-160.

[4]董玉瑋，苗敬芝，曹澤虹，等.不同工藝條件對酶法提取牛蒡多糖的影響[J].徐州工程學院學報，2007，22（12）：20-23.